JP2968594B2 - ワーク実装装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばチップ等の電
子部品をプリント基板上に正しく装着できるようにした
ワーク実装装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、電子部品をプリント基板上に装着
する電子部品装着装置としては、例えば、特開昭６２−
１１４２９０号公報記載のものが知られている。

【０００４】即ち、回転可能なテーブルの周縁に配置さ
れた上下動可能な吸着ヘッドを吸着ステーションの位置
においてテーブルを停止した後に下降させ、チップ等の
ワークを吸着した後、再び上昇させる。次にテーブルを
所定量回転させワークを保持した吸着ヘッドを装着ステ
ーションまで移動して停止させ、再度吸着ヘッドを下降
させてプリント基板上に装着する実装運動を繰返す構造
となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記した如く従来のワ
ーク実装装置にあっては、吸着ヘッドによるワークの吸
着時、及び装着時においてテーブルの回転を一時停止さ
せる間欠運動を繰返すため、テーブルが停止している
間、ロス時間につながる等作業能率の面で望ましくなか
った。

【０００６】そこで、この発明は連続回転しながらワー
クの保持及びワークの装着が行なえると共に、しかも、
ワークを正しい位置に確実に装着できるようにしたワー
ク実装装置を提供することを目的としている。

【０００７】［発明の構成］

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明にあっては、駆動手段により連続回転する
外周面を備えた回転ドラムと、回転ドラムの外周面に設
けられ、回転ドラムの回転に対応して前記外周面と直交
し合う旋回軸心線を中心とする旋回運動可能なワーク保
持部材と、前記ワーク保持部材の旋回運動中に、ワーク
保持部材のワークの保持時及びワークを離す解除時とを
制御する制御部とを備えたワーク実装装置であって、前
記ワーク保持部材を、常にワークを吸着保持する保持姿
勢となるよう制御する姿勢制御手段を備えている。

【０００９】

【作用】かかるワーク実装装置によれば、連続回転する
回転ドラムに対応してワーク保持部材は旋回運動を繰返
す。この旋回運動時、制御部からの指令信号によりワー
ク保持部材はワークの供給部からワークを保持し、常に
吸着時の保持姿勢まま移動し、ワーク設置部においてワ
ークの保持を解除する。

【００１０】この場合、ワークを吸着したワーク保持部
材は移動にともない姿勢制御手段により吸着時の保持姿
勢が確保されるよう修正される回転動力が与えられる結
果、ワーク保持部材は、移動に対応して自転し、ワーク
設置部において吸着時の保持姿勢が確実に得られ、正し
い装着が可能となる。

【００１１】一方、吸着から装着までの一連の動作は連
続回転しながら行なわれるためロス時間がなくなり、作
業能率の向上が図れる。

【００１２】

【実施例】以下、図１乃至図８の図面を参照しながらこ
の発明の一実施例を詳細に説明する。

【００１３】図１において、１はワーク実装装置３の機
体を示している。機体１には、回転可能なドラム軸５に
装着支持された回転ドラム７と、回転ドラム７の外周縁
に沿って吸着ステーションとなる固定されたワーク供給
部、（以下供給テーブル９と称す）と、装着ステーショ
ンとなる移動可能なワーク設置部、（以下ＸＹテーブル
１１と称す）がそれぞれ配置されている。

【００１４】供給テーブル９は、回転ドラム７の外周縁
に沿って円弧状に配置された形状となっていて、チップ
等のワークＰが放射方向に複数配列されている。なお、
ワークＰはフイダーＴから順次吸着位置に送り込まれる
ようになっている。

【００１５】ＸＹテーブル１１は第１のモータＭ１ａに
よって前後イ方向と、モータＭ１ｂにより左右ロ方向と
に移動可能となっており、ＸＹテーブル１１の上面には
第２のモータＭ₂ によって矢印ハ方向に搬送移動させる
実装コンベア１３が搭載されている。この実装コンベア
１３は、左右両側に配置され第３のモータＭ₃ により矢
印ニ方向に搬送可能な搬入コンベア１５の終端部と、第
４のモータＭ₄ により矢印方向に搬送可能な搬出コンベ
ア１７の始端部に対して前記ＸＹテーブル１１の左右ロ
方向の移動により接近し、搬入コンベア１５上にある待
機状態のプリント基板１９を受取り、実装完了後、搬出
コンベア１７上に送り出すように機能する。

【００１６】一方、回転ドラム７は、機体１に搭載され
た第５のモータＭ₅により伝導ベルト２０を介してドラ
ム軸５に回転動力が伝達されることで矢印ホ方向に連続
回転する。

【００１７】回転ドラム７の外周面には、ドラム中心を
通るドラム軸線αと直交する複数の回転ヘッド２１が装
着されている。

【００１８】なお、回転ヘッド２１は同一機能部材で構
成されているため一箇所の回転ヘッド２１について説明
する。

【００１９】回転ヘッド２１は、図４に示す如く大きさ
の異なる吸着ノズル２３が放射方向に９０度の間隔を有
して４箇所に設けられると共に、回転ヘッド２１を同一
姿勢のまま回転運動させるヘッド姿勢制御機構１４５を
有している。

【００２０】吸着ノズル２３は、図２に示す如く真空ポ
ンプ２６とパイプ２９を介して連通し、パイプ２９に設
けられた開閉弁３１を開閉制御することで吸着ノズル２
３の真空圧により吸着及び吸着解除が可能となってい
る。

【００２１】パイプ２９は開閉弁３１と共に回転ドラム
７と一緒に回転すると共に一端は、前記回転ヘッド２１
の背面側と接触し合う円板体１４７の連通孔１４９と接
続している。この連通孔１４９は、前記円板体１４７が
ばね１５０等の付勢手段によって付勢されることで、回
転ヘッド２１を例えば、９０度回転させた時、吸着ノズ
ル２３側に設けられた通路１５２と常に対向し連通し合
う位置に設けられている。

【００２２】また、パイプ２９の他端は、ドラム軸５の
上部に設けられた取出口３７と接続し、取出口３７は、
前記真空ポンプ２６と連絡通路１５１を介して連通して
いる。連絡通路１５１の基端部は、前記真空ポンプ２６
と連通し合う固定スリーブ１５３側の通路１５５と連通
し合う周方向に開口するリング状の取出口１５７となっ
ていて、ドラム軸５が回転しても取出口１５７と通路１
５５の接続状態が常に確保されるようになっている。

【００２３】ヘッド姿勢制御機構１４５は、スリーブ軸
１９３に固定されたリンク１６９と、同リンク１６９に
よりスリーブ軸１９３のまわりを公転する第１軸１５
９、第２軸１６１、第３軸１６３を有する。第１軸１５
９は、第２軸１６１の内側に回転自在に配置されてお
り、その一端は、吸着ノズル駆動プーリ１６５が、他端
にはサイドギヤ６３がそれぞれ装着され、サイドギヤ６
３には前記吸着ノズル２３の基部に装着されたピニオン
ギヤ６５が噛み合っている。

【００２４】第２軸１６１は、第３軸１６３の内側に回
転自在に配置されると共に一端が、前記回転ヘッド２１
に、他端が回転ヘッド駆動プーリ１６７にそれぞれ装着
している。

【００２５】第３軸１６３は外側軸となるもので一端に
はリンク１６９が嵌挿固着されている。

【００２６】第３軸１６３の他方には、前記円板体１４
７の胴部が回転可能に装着されており、円板体１４７の
胴部にはプーリ１７１が設けられている。このプーリ１
７１は４重軸を構成する中心の固定軸１７７に固着され
た最終プーリ１７３とベルト１７５を介して連結状態が
確保されている。

【００２７】４重軸を構成する前記固定軸１７７は、一
方が、前記リンク１６９に嵌挿された後述するスリーブ
軸１９３に支持されると共に、他方は、前記回転ドラム
７に固着された支持フレーム７ａに固定支持されてい
る。

【００２８】吸着ノズル駆動プーリ１６５及び回転ヘッ
ド駆動プーリ１６７は、第２、第３の伝導経路６９，７
１の最終プーリ１８１，１７９とそれぞれベルト１８３
を介して伝導状態が確保されている。したがって、最終
プーリ１７９，１８１が停止した状態において第１の伝
導径路４３によりリンク１６９が回転することで回転ヘ
ッド２１が自転しながら公転する遊星機構が構成される
ようになる。

【００２９】また、回転ヘッド駆動プーリ１６７及び円
板体１４７のプーリ１７１と、前記最終プーリ１７３，
１７９の各プーリ比は１：１の関係に設定されると共に
吸着ノズル駆動プーリ１６５と最終プーリ１８１は１
１：１０の関係に設定されている。この１１：１０の関
係についてさらに説明すると、この実施例において、回
転ヘッド２１は１０回自転することで一回公転するよう
構成されている所から、図７に示すように、回転ヘッド
２１の１回の自転で吸着ノズル２３に３６度ずつ回転さ
せる動力を与えることでワークＰは、吸着時の保持姿勢
のままでの移動が確保され、装着基準線Ｗに対して正し
い装着が可能となる。

【００３０】したがって、前記遊星機構と相まって回転
ヘッド２１は、固定軸１７７を中心として吸着作動用の
吸着ノズル２３が常に下を向いた同一姿勢の回転運動が
得られるようになっている。

【００３１】なお、図８に示すように各プーリ１７３，
１７９，１８１及び１６５，１６７，１７１を、ベルト
にかえてギア伝導として、ギア伝導による遊星歯車機構
とすることも可能である。

【００３２】第１の伝導経路４３は、図２に示す如くブ
ラケットを介して回転ドラム７に支持された第６のモー
タＭ₆ からの動力と、回転ドラム７からの動力が差動装
置１８５を介して同時に入力される伝導系となってい
る。

【００３３】即ち、差動装置１８５は、一般にハーモニ
ック装置と呼ばれており、回転ドラム７に保持され、第
６のモータＭ₆ の動力を出力用のベベルギヤ１８７に伝
達するモータ伝達系と、前記固定スリーブ１５３に固着
されたリングギヤ１８９と伝達ギア１９１が噛み合い、
伝達ギヤ１９１がリングギヤ１８９の周囲を自転しなが
ら公転することで回転ドラム７からの動力をベベルギヤ
１８７に伝達する回転ドラム伝達系の２つの伝達機構を
有する構造となっている。

【００３４】出力用のベベルギヤ１８７は、前記固定軸
１７７が貫通され、４重軸の第２の軸となるスリーブ軸
１９３に設けられたベベルギヤ１９８と噛み合ってい
る。

【００３５】したがって、第６のモータＭ₆ のオフ時に
おいて、回転ドラム７が矢印ホ方向に回転することで、
伝達ギヤ１９１がリングギヤ１８９と噛み合いながら外
側を自転しながら公転すると、その回転動力は各ベベル
ギヤ１８７，１９８を介して前記スリーブ軸１９３に反
時計方向の回転動力として伝達されるようになる。この
結果、回転ヘッド２１の吸着ノズル２３は図３に示すサ
イクロイド曲線Ｎを描いて上下動するピックアップ運動
を繰返すようになる。

【００３６】一方、回転ドラム７の回転中において、第
６のモータＭ₆ の作動制御により回転ドラム７の回転方
向と同じ向きに回転させることで、前記のピックアップ
運動の周期を長くすることができる。

【００３７】この点についてさらに具体的に説明する
と、この実施例にあっては、供給テーブル９からＸＹテ
ーブル１１まで１８０度移動する間、下向きの吸着ノズ
ル２３は図６に示す如く反時計方向に約５回の回転運動
するよう設定されている所から、例えば、４回転分、第
６のモータＭ₆ の作動制御を行なうことで図３に示す如
く吸着ノズル２３はほぼ１８０度で２回下降する１サイ
クルＬのサイクロイド曲線Ｎを描くピックアップ運動が
得られるようになる。このピックアップ運動は、回転ド
ラム７の矢印ホ方向の回転による吸着ノズル２３先端の
速度と、回転ヘッド２５の反時計方向の回転による吸着
ノズル２３先端の速度とが一致するよう回転比が設定さ
れているため、吸着ノズル２３はほぼ零に近い対地速度
となり支障のない吸着動作が可能となる。したがって、
例えば３回転分あるいは 4.5回転分というように回転制
御を第６のモータＭ₆ によって制御することでサイクロ
イド曲線ＮのサイクルＬを長くしたり短くすることが可
能となり、供給テーブル９の全領域にわたってワークＰ
のピックアップ動作が行なえるようになる。

【００３８】第２の伝導経路６９は、回転ドラム７に支
持された第７のモータＭ₇ の動力が入力プーリ１９５を
介して吸着ノズル駆動プーリ１６５に入力されるワーク
Ｐの姿勢制御用の伝導系となっている。

【００３９】入力プーリ１９５は、４重軸の第４の軸と
なる前記最終プーリ１８１のスリーブ軸１９６に固着さ
れ、第７のモータＭ₇ のモータプーリ１９７と伝導ベル
トを介して伝導状態が確保されている。

【００４０】第３の伝導経路７１は、回転ドラム７に支
持された第８のモータＭ₈ の動力が、入力プーリ２０１
を介して回転ヘッド駆動プーリ１６７に入力される吸着
ノズル２３の選択用の伝導系となっている。

【００４１】入力プーリ２０１は、４重軸の第３の軸と
なる前記最終プーリ１７９のスリーブ軸２００に固着さ
れると共に第８のモータＭ₈ のモータプーリ２０３と伝
導ベルト２０５を介して伝導している。

【００４２】したがって、第８のモータＭ₈ の作動制御
により、回転ヘッド２１に約９０度回転する回転動力が
与えられることで吸着ノズル２３の選択が可能となる。

【００４３】一方、図２においてＳＬは制御部を示して
いる。制御部ＳＬには、入力側に、ワークの保持状態を
確認する画像認識装置等の視覚センサあるいは、回転ド
ラム７の回転角を検知する回転角センサ等からの各種情
報が入力され、出力側からは入力側から入力される情報
に基づき指令信号を出力し、前記開閉弁３１の開閉時間
や、第１から第８のモータＭ₁ …Ｍ₈ のオン、オフ時間
を作動制御する機能を有している。

【００４４】次に動作について説明する。

【００４５】矢印ホ方向に連続回転する回転ドラム７に
対して下向きの吸着ノズル２３は同一姿勢のまま図６に
示す如く反時計方向に回転運動を続ける。この時、制御
部ＳＬからの指令信号に基づいて吸着ノズル２３は最下
降位置から最下降位置までの周期Ｌが長いサイクロイド
曲線Ｎを描いて上下動する。この時、最下降時において
吸着ノズル２３はほぼ零に近い対地速度となるため供給
テーブル９からワークＰを支障なく吸着し、サイクロイ
ド軌跡を描いてＸＹテーブル１１まで移動した後、プリ
ント基板１９の上面においてワークＰの保持を解除する
実装運動を繰返す。この時、第７のモータＭ₇ を作動制
御し、第２の伝導経路６９を介して最終プーリ１８１に
回転動力を伝達すれば、吸着ノズル２３は移動に対応し
て自転し、ワークＰを吸着した保持姿勢に修正されなが
らワーク設置部１１に移動する結果、ワークＰを正しい
位置に正しい姿勢で置けるようになる。

【００４６】また、第８のモータＭ₈ を作動制御し、第
３の伝導経路７１を介して最終プーリ１７９に動力を伝
達すれば回転ヘッド２１が９０度回転し、ワークＰの大
きさに対応した吸着ノズル２３の選択が行なえるように
なる。これら一連の動作において、回転ドラム７は連続
回転状態が確保されているためロス時間は発生しない。

【００４７】また、サイクロイド曲線Ｎの周期Ｌの長さ
を制御すれば、供給テーブル９の全領域にわたって供給
されるワークＰを吸着し、吸着したワークＰをＸＹテー
ブル１１上のプリント基板１９に対して回転ドラム７を
停止させることなく装着作業が行なえるようになる。こ
の結果、タクトタイムが短縮し稼働率が向上する。

【００４８】なお、この実施例ではワークの保持に真空
圧の吸着手段を用いているが、この手段に限定されるも
のではなく、電磁石等の他の手段を利用しても可能であ
る。また、電子部品以外のワークに適用してもよい。更
に本実施例ではモータＭ₇ を公転による姿勢変化をする
よう常時制御してもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明のワー
ク実装装置によれば、サイクロイド曲線を描いて上下動
するワーク保持部材によって回転ドラムを連続回転させ
た状態で、ワーク供給部からのワークの保持姿勢を確保
したままワーク設置部に対して装着ができるためワーク
を正規位置に正しく置けるようになる。また、ロス時間
がなくなり、作業能率の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のワーク実装装置の概要平面図

【図２】要部の概要切断説明図

【図３】サイクロイド曲線を描いた説明図

【図４】回転ヘッドの取付状態を示した切断面図

【図５】図４の平面図

【図６】回転ヘッドの動作説明図

【図７】ワークＰの動きを示した説明図

【図８】別の実施例を示した図４と同様の切断面図

【符号の説明】

７ 回転ドラム ２１ 回転ヘッド ２３ 吸着ノズル（ワーク保持部材） ６９ 第２の伝導経路（姿勢制御手段） Ｐ ワーク ＳＬ 制御部 Ｍ₅ モータ（駆動手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 弓田 光一 東京都北区堀船２−20−46 日本たばこ 産業株式会社 機械技術開発センター内 (72)発明者 石川 佳延 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東 芝 府中工場内 (72)発明者 宗像 正 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東 芝 府中工場内 (72)発明者 井爪 孝友 三重県三重郡朝日町大字縄生2121番地 株式会社東芝 三重工場内 (56)参考文献 特開 平３−274800（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−146498（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−117833（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 13/00 - 13/04 B65G 47/91

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動手段により連続回転する外周面を備
   えた回転ドラムと、回転ドラムの外周面に設けられ、回
   転ドラムの回転に対応して前記外周面と直交し合う旋回
   軸心線を中心とする旋回運動可能なワーク保持部材と、
   前記ワーク保持部材の旋回運動中に、ワーク保持部材の
   ワークの保持時及びワークを離す解除時とを制御する制
   御部とを備えたワーク実装装置であって、前記ワーク保
   持部材を、常にワークを吸着保持する保持姿勢となるよ
   う制御する姿勢制御手段を備えていることを特徴とする
   ワーク実装装置。